Совершенствование техники и технологии строительства морских скважин

В связи с постепенным истощением запасов материковой нефти, а
также увеличением доли трудноизвлекаемых запасов, интерес к морскому
бурению и бурению на шельфе с каждым годом возрастает.
Несмотря на достаточно большой опыт многих стран в области
морского бурения и бурения на шельфе, в современной литературе
практически отсутствует обобщенная, структурированная информация,
связанная с техникой и технологией строительства скважин.
В первую очередь это связанно с тем, что любая скважина,
сооружаемая на море или на шельфе, имеет характерные особенности.
Каждая скважина характеризуется индивидуальными горно-геологическими,
гидрометеорологическими и геоморфологическими условиями, требующими
применения специальной техники, специальных технологий строительства
скважин.
Объектом исследования является техника и технологии,
применяющиеся при бурении скважин на море и на шельфе. Конечная цель
данной работы заключается в формировании теоретической базы,
предназначенной для использования при проектировании конкретных
технических и технологических решений в области бурения морских и
шельфовых скважин.
Результаты работы, полученные в рамках выполнения магистерской
диссертации, могут быть использованы в научной и практической
деятельности при проектировании технических и технологических решений в
области бурения морских и шельфовых скважин организациями,
занимающимися проектированием или бурением скважин на море и на
шельфе.
1 История бурения скважин и добычи газа и нефти на морских
месторождениях
Каспийское море принято считать первым морем, исследованным
нефтяниками. В 1781-1782 гг. для изучения территорий Каспийского моря
была направлена специальная экспедиция. В путевых журналах было
указано, что в условиях шторма эскадра приблизилась к берегам острова
Жилой. Участники экспедиции уловили характерный запах нефти,
разлившейся по поверхности воды. В путевой журнал экспедиции была
внесена следующая запись: «Явление сие иначе растолковано быть не может,
как тем, что плавающая оная на поверхности моря нефть выходит из
самородных ключей, на дне оного находящихся, и по легкости своей наверх
выплывает, ибо, как весь Бакинский берег изобилует та сими ключами, то
весьма вероятно, что некоторые из них простираются подземными своими
проходами и до глубины морской» [3].
Житель Баку Касымбек Селимханов в начале ХIХ века начал добычу
нефти с морского дна на расстоянии около 18 и 30 м от побережья Биби-
Эйбата. Касымбек Селимханов соорудил два нефтяных колодца, из которых
ему удавалось добывать 3-4 ведра нефти. Эти колодцы были защищены от
воды специальными срубами, состоящими из плотно сколоченных между
собой досок. В 1825 г. произошел сильный шторм, разрушивший колодцы, и
прекративший существование первого в истории морского промысла.
12 апреля 1819 г. горный чиновник Эйхфельд написал рапорт
относительно состояния нефтяных источников на имя генерала Ермолова,
командующего на Кавказе. В своем рапорте он попытался обратить внимание
главнокомандующего на следующее: «Особенно замечательно по Бакинской
провинции чрезвычайное множество нефти вокруг морского залива…
Местами ключи являются недалеко от берегов в самом даже море,
поднимаясь под водою вверх изо дна оного….» [3]. В 1848 году академик
Герман Вильгельмович Абих написал: «За несколько дней перед сим я
открыл в Бакинском заливе обширную группу газовых источников,
освобождающих горючий газ с такой силой и в таком количестве, что вблизи
них едва может двигаться лодка». В период времени с 1859 по 1861 год
Герман Вильгельмович описал морское нефтяное месторождение «Нефтяные
Камни», приложив подробную схему, отражающую местоположение камней.
В 1885 году после посещения южной части Каспия академик К.М. Бэр описал
«извержение нефти» из моря. В 1904 году геологу Д.В. Голубятникову
удалось доказать простирание нефтеносных толщ под дном Биби-Эйбатской
бухты, после чего он опубликовал геологическую карту Биби-Эйбата.
На территории Северной Америки морскую нефть начали добывать в
1894 году в Калифорнии. В 1897 году недалеко от Сомерланда,
расположенного в пределах приливной полосы Тихого океана,
производилось бурение неглубоких морских скважин (до тысячи метров).
При этом буровые вышки, не имеющие защитных шахт, были установлены
на обычные деревянные сваи и соединялись с побережьем при помощи
деревянных пристаней. Производительность скважин составляла не более 1-2
баррелей в день. В 1899 году произошел сильный шторм, вследствие чего в
скважинах, не оборудованных защитными шахтами, были сломаны колонны,
и внутрь скважин попала морская вода. В тот момент времени добыча
морской нефти не могла составить конкуренцию интенсивной добыче нефти
на суше. По этой причине предприимчивые американские нефтяники
отказались от бурения скважин на море.
В 1896 году, в России горный инженер В.К. Згленицкий обратился в
Управление государственными имуществами Бакинской губернии и
Дагестанской области с просьбой предоставить ему несколько участков для
разведки на нефть. В.К. Згленицкий планировал проводить разведку,
используя вышки, сооружаемые в открытом море. Названное управление
отклонило прошение Згленицкого, сославшись на то, что море и морское дно
не находятся в его ведении. Получив отказ от Управления государственными
имуществами, В.К. Згленицкий направил свое прошение министру
государственного имущества и земледелия. Згленицкий считал, что открытие
новых нефтяных районов должно стать важным этапом развития нефтяной
промышленности Баку. В своем прошении он писал, что одним из наиболее
перспективных районов является территория Каспийского моря [3].
Однако министр государственного имущества и земледелия так же
отказал Згленицкому, сославшись на то, что «территории, занятые морем,
могут быть предоставлены в пользование частным лицам только при наличии
особых привилегий». В тот же период времени министр отклонил
аналогичное прошение, направленное горным инженером Хатисовым.
Получив отказ от министра, В.К. Згленицкий написал новое прошение
и направил его на рассмотрение в Горный департамент. В данном прошении
он указывал, что уровень развития техники позволит производить разведку
морского дна без каких-либо технологических затруднений. Единственной
проблемой Згленицкий считал большую стоимость ведения работ по
сравнению с разведкой, производимой на суше.
После рассмотрения данного прошения горный департамент, не
оценив по достоинству идею В.К. Згленицкого и, сославшись на целый ряд
причин (высокая себестоимость нефти, добываемой из морских скважин,
вред для прохода судов и рыболовства, опасность фонтанов и т.д.), отказал
В.К. Згленицкому в его просьбе. Несмотря на отказ, сотрудники Горного
департамента были вынуждены признать, что дно Каспийского моря близ
Баку с большой долей вероятности является нефтеносным, вследствие чего
решено было подвергнуть этот вопрос более тщательному изучению.